Способ получения компонентов моторных топлив

 

Использование: нефтехимия. Сущность: изобутан алкилируют бензоиновой фракцией процесса замедленного коксования в присутствии серной кислоты при 5-10^oC, давлении 1,50-1,75 атм, объемном соотношении изобутан: бензиновая фракция 1:1, соотношении изобутан: олефины 1,5-2,0:1 в течение 20 мин, используют серную кислоту концентрации 91-97 мас.%, соотношении серная кислота: углеводороды 1:1. Изобутан перед подачей в зону реакции предварительно смешивают с серной кислотой. Способ позволяет повысить выход целевого продукта, упростить технологию процесса. 2 табл.

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способу получения высокооктановых компонентов моторных топлив.

В настоящее время способом получения высокооктановых компонентов моторных топлив является алкилирование изопарафинов олефинами в присутствии катализатора - фтористого водорода (Л.Ф.Олбрайт, А.Р.Голтсби. "Алкилирование. Исследование и промышленное оформление процесса".-М.: Химия, 1982, 66 с). Алкилирование изобутана промышленной олефиновой фракцией осуществляется в присутствии катализатора -HF- при 4 - 45^oC при постоянном времени контакта 1 мин. Октановое число получаемого алкилбензина достигает 92 и более пунктов (по моторному методу). Существенным недостатком этого способа является ущерб экологии при использовании фтористого водорода в процессе производства алкилбензина.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ получения алкилата, используемого в качестве высокооктанового компонента моторных топлив (В.П.Суханов. "Каталитические процессы в нефтепереработке".- М.: "Химия", 1973, 415 с.). Процесс проводят при 5 - 10^oC и 6 - 10 атм с использованием в качестве катализатора серной кислоты концентрации 96 - 98 мас.%. Продолжительность пребывания сырья в реакторе-контакторе 20 - 30 мин. В качестве сырья используют бутан-бутиленовую фракцию, которую подают в реакционную зону. Оптимальное значение объемного соотношения "серная кислота: углеводороды" составляет 1,0 - 1,5 : 1, а соотношение изобутан:олефины в зоне реакции поддерживают в пределах 6 - 15:1. Расход серной кислоты достигает 200-300 кг/т алкилата. Легкий алкилат характеризуется октановым числом 90 - 92 (по моторному методу) и фракционным составом, ^oC: Температура н.к. - 51 10% - 69 50% - 103 90% - 127 Температура к.к. - 154 Пределы выкипания тяжелого алкилата 180 - 270^oC.

Недостатками известного способа являются относительно узкий спектр применяемого сырья и высокий расход серной кислоты.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение легкого алкилата с октановым числом 86 - 89 по моторному методу при относительно низком для данных условий расходе катализатора - 291 - 296 кг/т алкилата.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения компонентов моторных топлив алкилированием изобутана в присутствии катализатора - серной кислоты при 5 - 10 ^oC, изобутан алкилируют бензиновой фракцией процесса замедленного коксования, изобутан перед подачей в зону реакции предварительно смешивают с серной кислотой, процесс ведут при 1,50 - 1,75 атм, объемном соотношении изобутан:бензиновая фракция процесса замедленного коксования 1: 1, соотношении изобутан:олефины 1,5 - 2,0:1 в течение 20 мин, используют серную кислоту концентрации 93 - 97 мас.% и соотношение серная кислота: углеводороды 1:1.

Возможность достижения технического результата в предлагаемом способе обусловлена тем, что поскольку сначала в реактор-контактор подают изобутан и серную кислоту, вследствие чего образуется эмульсия, а затем производят подачу бензиновой фракции процесса замедленного коксования в реакционную зону, взаимодействие олефинов, входящих в состав бензиновой фракции процесса замедленного коксования со смесью изобутан-серная кислота в отличие от классического алкилирования (смесь изобутан-олефины контактирует с катализатором - серной кислотой) обуславливает образование высокодисперсной эмульсии и протекание основной реакции, что позволит практически полностью избежать протекание побочных реакций полимеризации, снизить расход серной кислоты и повысить выход алкилата с октановым числом 86 - 89 (по моторному методу).

Из научно-технической литературы и патентной документации неизвестно использование бензиновой фракции процесса замедленного коксования в процессе сернокислотного алкилирования изобутана с целью получения высокооктановых компонентов моторных топлив за счет вовлечения непредельных углеводородов, содержащихся в бензиновой фракции процесса замедленного коксования в количестве до 55 мас.% в реакцию алкилирования. Однако известно использование бензиновой фракции процесса замедленного коксования, после гидроочистки с последующим каталитическим риформингом, в качестве компонента моторного топлива с октановым числом по моторному методу не ниже 80 (Е.В.Смидович. "Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов".- М.: Химия, 1980, 328 с. ), где технический результат достигается за счет насыщения водородом олефинов, гидрообессеривания, снижения содержания кислород- и азотсодержащих соединений.

В процессе сернокислотного алкилирования использовали чистый изобутан полностью 0,5694 г/см³ при 10^oC, серную кислоту концентрацией 93 - 97 мас.%, плотностью 1,828 - 1,835 г/см³. Бензиновая фракция процесса замедленного коксования имеет следующие характеристики: плотность - 0,7452 г/см³. Фракционный состав, ^oC: Температура н.к. - 64 10% - 86 50% - 140
90% - 230
Температура к.к. - 230
Содержание серы - 1,27 мас.%, йодное число - 90 г I₂/100 г вещества, октановое число по моторному методу - 64 пунктов.

Способ осуществляли на экспериментальной установке непрерывного действия, оснащенной реактором-контактором объемом 100 см³, следующим образом. Изобутан и серную кислоту подавали в реактор-контактор. После образования эмульсии в зону реакции подавали бензиновую фракцию процесса замедленного коксования. При этом соотношение серная кислота:углеводороды - 1:1, соотношение "изобутан:бензиновая фракция" 1:1 и соотношение изобутан:олефины 1,5 - 2,0: 1,0. Процесс проводили при 5 - 10^oC и 1,50 - 1,75 атм в присутствии серной кислоты концентрации 93 - 97 мас.% в течение 20 мин.

Применение бензиновой фракции процесса замедленного коксования в процессе сернокислотного алкилирования позволяет получать алкилат с выходом 336% от количества олефинов. Легкий алкилат характеризуется октановым числом 86 - 89 (по моторному методу) и фракционным составом, ^oC:
Температура н.к. - 55
10% - 70
50% - 105
90% - 130
Температура к.к. - 155
Получаемый легкий алкилат может быть использован в качестве компонента автомобильного топлива. Кроме того, в процессе получают тяжелый алкилат, пределы выкипания которого 175 - 286^oC. Тяжелый алкилат может быть использован в качестве компонента дизельного топлива.

Пример 1. Опыт по сернокислотному алкилированию проводили на экспериментальной установке, оснащенной реактором-контактором объемом 100 см³. В установке создавали давление 1,50 - 1,75 атм. В реактор-контактор загружали 91,4 г катализатора концентрации 95% мас. Затем произвели подачу 14,25 г изобутана. После образования эмульсии "серная кислота-изобутан" в зону реакции подавали бензиновую фракцию процесса замедленного коксования в количестве 18,63 г. Процесс проводили при 5 - 10 ^oC в течение 20 мин. В результате проведения алкилирования получено: алкилата - 25 мас.% и 336% от количества олефинов: изобутана непрореогировавшего - 10 мас.%; серной кислоты (шлам) - 64 мас.%. Легкий алкилат с выходом 90 мас.%. от суммарного алкилата характеризуется плотностью - 0,7156 г/см³ и пределы выкипания 175 - 282^oC.

Примеры 2-4. Опыты проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что использовали серную кислоту концентрации 91, 93 и 97 мас.% Результаты приведены в табл.1.

Примеры 5 - 7. Опыты проводили аналогично примеру 1 с тем отличием, что соотношение изобутан: углеводороды 0,5: 1,0, 1,5:1,0 и 2:1. Результаты приведены в табл.2.

Анализ приведенных результатов показывает, что предлагаемый способ имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества: повышение выхода легкого алкилата на 156% от количества олефинов; снижение давления процесса на 4,50 - 8,75 атм.; уменьшение соотношения изобутан:олефины.

Формула изобретения

1. Способ получения компонентов моторных топлив алкилированием изобутана в присутствии катализатора - серной кислоты при 5 - 10^oC, отличающийся тем, что изобутан алкилируют бензиновой фракцией процесса замедленного коксования, изобутан перед подачей в зону реакции предварительно смешивают с серной кислотой, процесс ведут при давлении 1,50 - 1,75 атм, объемном соотношении изобутан : бензиновая фракция процесса замедленного коксования 1 : 1, соотношении изобутан : олефины 1,5 - 2,0 : 1 в течение 20 мин, используют серную кислоту концентрации 91 - 97 мас.% и соотношение серная кислота : углеводороды 1 : 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1